無鉛釬料激光軟釬焊金屬間化合物對接頭可靠性的影響.pdf

1、本文主要研究了Sn-3.0％Ag-0.5%Cu無鉛釬料在J-SBB和SBM兩種激光軟釬焊工藝、老化和熱沖擊實驗條件下，與六種不同厚度Au/Ni鍍層的Au/Ni/CuUBMs(underbumpingmetallization)(0.5μm/1.2μm、1.0μm/1.2μm、1.5μm/1.2μm、2.5μm/1.2μm、2.5μm/nil和1.35μm/nilCu焊盤12μm)形成的焊點外觀、焊點界面微觀組織及其演變、斷裂位置和斷口成

2、分及其失效原因、剪切和推力強度的變化及其原因。在J-SBB工藝條件下，當激光能量較低時，釬料/焊盤界面處會生成Au-SnIMC(intermetalliccompound)，隨著Au層厚度的增加，Au-SnIMC由針狀AuSn4、AuSn2轉變成很少量針狀AuSn4和層狀AuSn4、AuSn2、AuSn和少量殘余Au層。在SBM工藝條件下，釬料/焊盤界面處同樣生成Au-SnIMC，由于其高于J-SBB的激光能量，隨著Au層厚度的增加，除

3、了2.5μmAu/1.2μmNi的這一組焊點界面含有針狀AuSn2外，Au-SnIMC沒有明顯差異，基本上都為針狀AuSn4和層狀AuSn4。激光焊接后，接近飛機仔焊盤邊緣和焊點的界面處，有一“下陷”部位，稱之為“Sagging”現象，該“下陷”部位在隨后的等溫老化和熱沖擊實驗條件下會增大，其原因是老化和熱沖擊過程中焊盤上的元素Au和釬料中的元素Sn的不斷互擴散及IMC的演變和元素Sn的消耗。在老化和熱沖擊后，有Ni層的樣品中發(fā)現NiA

4、uSnCu四元IMC層，無Ni層的樣品中發(fā)現(CuxAu1-x)6Sn5三元IMC層，這兩種IMC導致大部分焊點脆性斷裂。六組焊點的失效模式有脆性和塑性兩種。在J-SBB工藝下，1.5μmAu/1.2μmNi的這一組樣品初始狀態(tài)下推力試驗斷口位置主要在Au-SnIMC和Ni層之間，然而，樣品老化和熱沖擊100、300和500小時后，推力試驗斷口位置主要在NiAuSnCu四元IMC和Ni層之間；對于1.35μmAu/nilNi的這一組樣品